數(shù)字巢湖建設(shè)對巢湖防洪體系的影響探析

韓琦，宋迪

（1.安徽省巢湖管理局湖泊生態(tài)環(huán)境研究院，安徽 合肥 238000；2.安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 233000）

巢湖流域洪水出路不暢，長期飽受長江洪水頂托之害，為統(tǒng)籌水安全保障，依托物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)和多媒體、現(xiàn)代通信等高科技手段，以巢湖流域整體為研究對象，面向巢湖流域防洪工程體系、水雨情信息、流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等相關(guān)要素，建立一體化數(shù)字集成平臺，通過綜合學(xué)科的數(shù)字模擬系統(tǒng)對相關(guān)治巢方案進(jìn)行模擬和研究分析，將可視化結(jié)果為決策提供支持。“數(shù)字巢湖”工程通過對流域?qū)嶓w信息化，利用智能感知設(shè)備感知巢湖實(shí)體，建立流域信息數(shù)據(jù)庫，為巢湖綜合治理、綠色發(fā)展、流域防洪減災(zāi)提供科學(xué)性和預(yù)見性依據(jù)。數(shù)字化的大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，不僅能夠提高開發(fā)利用水平，還可為資源生態(tài)環(huán)境作有力支撐。

1 巢湖流域特點(diǎn)及防洪體系現(xiàn)狀

巢湖流域位于長江下游左岸，安徽省中部，流域面積1.35萬km2。流域地勢總體是東西長、南北短，西高東低、中間低洼，湖區(qū)形似鳥巢。流域西南部大別山余脈，南部和東部為沿巢及沿江圩區(qū)，西部和北部是江淮丘陵。按地形劃分，全流域包括9403km2山丘區(qū)，約占流域面積70%；圩區(qū)面積3275km2，約占24%；湖泊水域面積820km2，約占6%。流域洪水問題不僅發(fā)生暴雨山洪，更體現(xiàn)在環(huán)巢湖流域中下游地區(qū)，因地勢平坦，上游快速匯集的雨水易在環(huán)巢湖周邊滯留，形成滯澇等問題。

巢湖流域可分為巢湖閘上和閘下部分。巢湖閘上流域面積為9153km2，入湖河流共有39條，其中來水面積在500km2以上的河流有南淝河、派河、杭埠河（豐樂河）、白石天河、兆河、柘皋河等6條。巢湖閘下流域面積4333km2，主要河流為裕溪河、西河、牛屯河等。流域水資源量較豐富，年均地表水資源總量為53.6億m3，其中巢湖閘上年均入湖水量34.9億m3，年均出湖水量30億m3。由于受地形、降水和人類活動等影響，巢湖洪水若遇長江干流洪水頂托，不能自排入江，若遇到流域大量降水，極易引起洪水問題。

為蓄滯洪水，利用洪水，巢湖閘上河流多建有水庫溝塘，重點(diǎn)的大型水庫有杭埠河的龍河口水庫、南淝河的董鋪水庫和大房郢水庫等。下游平原區(qū)通過興建圩堤，形成圩區(qū)保護(hù)區(qū)域內(nèi)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。巢湖閘下流域則起著排除區(qū)域滯澇和閘上游巢湖洪水的任務(wù)。為排泄巢湖洪水，興建有裕溪河排江通道，通過裕溪河河口裕溪閘控制洪水外排及江水倒灌。同時，通過裕溪河支流后河開挖排泄巢湖洪水的牛屯河分洪道。西河建設(shè)有抽排西河洪水的鳳凰頸排灌站，設(shè)計(jì)機(jī)排流量為240m3/s，機(jī)灌流量為200m3/s，自流排灌流量均為380m3/s，承擔(dān)著巢湖流域防洪、排澇，水資源合理配置、水環(huán)境改善、航運(yùn)等任務(wù)；同時，通過加固防御長江洪水的和縣江堤、無為大堤；以及南淝河、裕溪河、西河、兆河等干支流河道的堤防，初步形成了巢湖流域較為完整的防洪排澇工程體系。

2 面向巢湖防洪的數(shù)字化建設(shè)

2.1 必要性

“數(shù)字巢湖”工程建設(shè)可有效推進(jìn)流域治理和管理的現(xiàn)代化水平，推動形成流域防洪工程性措施和非工程性措施相結(jié)合的管理體系，提升巢湖流域防洪減災(zāi)能力。工程建設(shè)按照“一網(wǎng)一圖一中心三體系N應(yīng)用”框架，實(shí)現(xiàn)了流域地理、水環(huán)境、氣象、水文等基礎(chǔ)信息共享，數(shù)據(jù)庫遷移上云。主要建設(shè)內(nèi)容包括巢湖流域基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫；水質(zhì)、水文、氣象、生態(tài)、用排水、污染源、湖盆地形、湖區(qū)流場等數(shù)據(jù)收集及補(bǔ)充監(jiān)測；流域資源生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)集成、綜合處理、關(guān)聯(lián)分析平臺；流域資源生態(tài)環(huán)境信息共享和綜合服務(wù)平臺。

2.2 共享性

建立各專業(yè)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通互享，組合各種通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在數(shù)字巢湖平臺可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，數(shù)據(jù)、語音、動態(tài)圖像、視頻等水安全相關(guān)信息的快速傳輸，使全流域各部門共通共享，破除數(shù)據(jù)“孤島”問題。通過工程建設(shè)，達(dá)到基本滿足下游防汛、水調(diào)等核心業(yè)務(wù)。能夠極大充實(shí)區(qū)域內(nèi)河湖水庫水情、閘站水情工情，流域?qū)崟r水雨情、流域水量防洪工程等數(shù)據(jù)庫；可利用數(shù)字平臺實(shí)現(xiàn)河湖水庫水情、流域水雨情、工情險情等數(shù)據(jù)庫的協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理，建立多源、異構(gòu)海量數(shù)據(jù)的存儲管理和共享服務(wù)。

2.3 智慧性

數(shù)字水利工程的建設(shè)標(biāo)志著治水的信息化、智慧性在日益增強(qiáng)。數(shù)字水利工程的建設(shè)，使得感知水情、沙情的能力不斷提高，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)直接傳輸，采集也更加便捷；可圍繞防洪抗旱減災(zāi)，水資源保護(hù)、管理與調(diào)度，水土監(jiān)測，水文數(shù)據(jù)預(yù)報等關(guān)鍵環(huán)節(jié)開發(fā)出多元的信息系統(tǒng)，從而保證核心業(yè)務(wù)的信息化模式建立，為提高防御洪澇干旱能力，支撐流域和相關(guān)地區(qū)的社會安全、生產(chǎn)安全和生態(tài)安全奠定基礎(chǔ)。數(shù)字水利工程強(qiáng)大的數(shù)據(jù)整合能力，可確保生態(tài)調(diào)水，解決了流域內(nèi)自身行洪問題，周邊濕地及河口地區(qū)的生態(tài)環(huán)境得以改善，生物多樣性得以良性維持。

3 “數(shù)字巢湖”在巢湖防洪體系中的作用

3.1 實(shí)現(xiàn)全流域防洪態(tài)勢一張圖

通過“數(shù)字巢湖”建設(shè)，水文、氣象、水質(zhì)等信息互聯(lián)互通互享，構(gòu)建“控山洪、擋江洪、防湖洪、排內(nèi)洪”的巢湖流域防洪工程體系。

3.2 構(gòu)建“數(shù)字巢湖”大數(shù)據(jù)平臺

通過巢湖水雨情信息的即時采集、查詢與分析，依托生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、水資源監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)管和應(yīng)急等網(wǎng)絡(luò)體系，補(bǔ)充運(yùn)用高分辨率衛(wèi)片、無人機(jī)、水下機(jī)器人等采集手段，充分利用“云”技術(shù)，將水質(zhì)、水文、氣象、生態(tài)、用排水、污染源、湖盆地形、湖區(qū)流場等大數(shù)據(jù)集成，構(gòu)建“數(shù)字巢湖”大數(shù)據(jù)平臺，開展防洪、水資源、水環(huán)境、大氣環(huán)境、藍(lán)藻水華等模擬預(yù)測預(yù)警和污染釋放遷移、水質(zhì)水量響應(yīng)、河湖污染通量等機(jī)理研究。

3.3 加強(qiáng)防洪決策能力

巢湖流域防洪工程圖

通過建立數(shù)學(xué)模型，及時預(yù)測預(yù)報巢湖水雨情的變化，提高巢湖水情預(yù)測精度，從水雨情信息釆集、引水監(jiān)控、水量調(diào)度業(yè)務(wù)處理與綜合監(jiān)視、水量調(diào)度方案管理、水量調(diào)度模型等方面對優(yōu)化配置巢湖水資源、確保巢湖不斷流、提高巢湖水資源利用效率提供決策支持。“數(shù)字巢湖”平臺的建立極大地增強(qiáng)了防洪突發(fā)事件的應(yīng)急響應(yīng)與處理能力，提高了決策的科學(xué)性與時效性，整體可提高巢湖治理開發(fā)、保護(hù)與管理的現(xiàn)代化水平。

4 結(jié)語

建設(shè)“數(shù)字巢湖”是信息化的一個重要發(fā)展方向，它是由若干個子系統(tǒng)組成的龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。“數(shù)字巢湖”建成的數(shù)據(jù)庫不僅能夠便捷地將各種巢湖信息進(jìn)行獲取、存儲、管理和顯示，而且可以對巢湖流域的環(huán)境進(jìn)行有效的地圖展示、查詢、分析、統(tǒng)計(jì)，此外為巢湖污染源普查，環(huán)境監(jiān)測，自然生態(tài)保護(hù)以及建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境管理，安全監(jiān)管等提供一個科學(xué)、高效、多元、便捷的應(yīng)用基礎(chǔ)。“數(shù)字巢湖”實(shí)現(xiàn)了水文信息現(xiàn)代化的全面升級，完成了水情監(jiān)測中心的建設(shè)，極大完善了巢湖測驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為巢湖防洪體系的完善起到關(guān)鍵作用。